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Impact of wall roughness and turbulence level on the performance of a horizontal axis wind turbine with the U‐RANS solver THETA

Länger-Möller, Annika (2019) Impact of wall roughness and turbulence level on the performance of a horizontal axis wind turbine with the U‐RANS solver THETA. Wind Energy, 22 (4), Seiten 1-15. Wiley. doi: 10.1002/we.2304. ISSN 1095-4244.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1002/we.2304

Kurzfassung

The presented work investigates the impact of different sheared velocity profiles in the atmospheric boundary layer on the characteristics of a wind turbine by modifying the wall roughness coefficients in the logarithmic velocity profile. Moreover, the rotor and wake characteristics in dependence of the turbulence boundary conditions are investigated. In variant I, the turbulence boundary conditions are defined in accordance to the logarithmic velocity profile with different wall roughness lengths. In variant II, the turbulent kinetic energy and turbulent viscosity remain independent of the velocity profile and represent the free‐stream turbulence level. With an increase of the shear in the velocity profile, the amplitudes in the 3/rev characteristics of rotor thrust and rotor torque, induction factors, and effective angles of attack are increased. In variant I, the overall levels of thrust coefficient are hardly affected by the velocity profiles resulting from different wall roughness length values. The power coefficient is reduced about 1%. Conversely, compared with variant II, a difference of 2% in the power coefficient has been detected. Moreover, the wake recovery process strongly depends on the turbulence boundary condition. Simulations are carried out on an industrial 900‐kW wind turbine with the incompressible U‐RANS solver THETA.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/126432/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of wall roughness and turbulence level on the performance of a horizontal axis wind turbine with the U‐RANS solver THETA
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Länger-Möller, Annikaannika.laenger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1599-3239NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Januar 2019
Erschienen in:Wind Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:22
DOI:10.1002/we.2304
Seitenbereich:Seiten 1-15
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTJohn Wiley & Sons, Ltd.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Wiley
ISSN:1095-4244
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Atmospheric boundary layer, horizontal axis wind turbine, incompressible U-RANS solver THETA, logarithmic inflow profile, turbulence model boundary conditions, wall roughness value
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, BS
Hinterlegt von: Seyfried, Beate
Hinterlegt am:11 Feb 2019 11:17
Letzte Änderung:30 Okt 2023 14:24

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